[发明专利]一种计算跨海桥梁箱型上部结构所受波流力的方法

权利要求书

1.一种计算跨海桥梁箱型上部结构所受波流力的方法，其特征在于，具体方法如下：

横向和竖向最大波流力的计算公式写成：

F_H＝G(a_HH^*2+b_HH^*+c_H)λ_CHλ_WHλ_LHλ_UH (1)

F_V＝G(a_VH^*2+b_VH^*+c_V)λ_CVλ_WVλ_LVλ_UV (2)

其中H^*是无量纲波高，H^*＝H/L，H是波高，L是在没有流的影响下根据斯托克斯五阶理论计算出的波长，G是箱型梁的重力；最大波流力是由波浪力乘以影响系数得出的；在方程中，λ_CH和λ_CV分别指箱型梁淹没情况对水平和垂直方向最大波流力的影响系数，λ_WH和λ_WV分别指无量纲桥面厚度对水平和垂直方向最大波流力的影响系数，λ_LH和λ_LV是无量纲桥面长度对水平和垂直方向最大波流力的影响系数，λ_UH和λ_UV是分别指当前流速对水平和垂直方向最大波流力的影响系数；

根据数值结果和回归方法，将上述因素的影响转化为由函数和拟合系数组成的量化值λ_CH,、λ_WH,、λ_LH、λ_UH、λ_CV,、λ_WV,、λ_LV、λ_UV；这些量化的系数用于估算在各种波浪、洋流和箱型梁条件下的波浪流力，它们的量化方式如下：

λ_CH＝(d_HU₀+e_H)(1-C_s)+1 (3)

λ_WH＝f_HW^*+g_H (5)

λ_WV＝f_VW^*+g_V (6)

λ_LH＝h_HL^*+i_H (7)

λ_LV＝h_VL^*+i_V (8)

λ_UH＝j_H(1/H^*)+k_H (9)

λ_UV＝j_V(1/H^*)²+k_V(1/H^*)+l_V (10)

其中上述公式中的a_H、a_V、b_H、b_V、c_H、c_V、d_H、d_V1、d_V2、e_H、e_V1、e_V2、f_H、f_V、g_H、g_V、h_H、h_V、i_H、i_V、j_H、j_V、k_H、k_V、l_V系数是根据最小二乘法拟合获得的，下标H和V分别表示水平和垂直方向；表2，表3和表4列出了所有系数；数值模拟和量化的方程表明，影响系数λ_WH、λ_WV是关于无量纲桥面厚度的函数，λ_LH、λ_LV是关于无量纲桥面长度的函数，λ_UH、λ_UV是关于无量纲波浪高度的函数；而淹没系数λ_CH,和λ_UH的影响系数是由当前流速和淹没深度确定；

表2.由曲线拟合确定的系数

表3.无因次板厚和板长的影响系数

表4.流速的影响系数

此时，公式(1)至(10)以及的表2、3和4中用于估算最大横向和竖直波流力的过程如下所示：

1.根据波浪条件的观测值，可以计算出H^*值；

2.将步骤1中计算出的值与箱型梁的几何形状，淹没条件和当前速度以及系数等式相结合，同时使用表2至4确定公式(1)至(10)中的系数；然后就可以获得λ_CH,、λ_WH,、λ_LH、λ_UH、λ_CV,、λ_WV,、λ_LV、λ_UV的值；

3.利用从步骤2获得的值，可以使用公式(1)和(2)计算给定条件下的最大波流力。